di
Ciro Tarini (Impaginazione e temi grafici a cura di Ugo Spezza)
Ciro Tarini è
laureato nel 1999 in Filosofia presso Università di Firenze -
Si occupa di informatica ed è appassionato di
Energia Solare (sito:
http://www.energyraft.org). Blog personale :
https://sites.google.com/site/cirotarini
Introduzione:
Questo
scritto parte dalla considerazione che sia opportuno, o se si vuole
nostro dovere, espandere la presenza umana anche al di fuori della
terra: muoversi dalla terra, espandersi (gradatamente!) nel sistema
solare e poi (gradatamente!) nella galassia. Per quanto ne sappiamo
attualmente, la sola razza intelligente della galassia siamo noi e
la vita si è sviluppata solo su questo mondo. Relegare la vita e
l'intelligenza su un solo fragile pianetino significa esporla ad un
rischio. Certo, probabilmente esistono extraterrestri intelligenti;
quando li incontreremo la nostra espansione andrà concordata con
loro. Per il momento, fintanto che non si manifestano con chiarezza,
possiamo però agire come se non esistessero. In questo scritto
sostengo, meglio che posso, che il sistema migliore per espanderci
fuori dalla terra è creare degli habitat artificiali.
Perché un tubo
rotante:
L’uomo
si è evoluto su un pianeta, la terra. Qualora nel nostro sistema
solare vi fossero altri mondi per noi ospitali e disabitati, si
potrebbe pensare di cercare – con mille difficoltà - di
colonizzarli. Non è però purtroppo questo il caso: questi pianeti
ospitali nel sistema solare non ci sono.
La terraformazione, ovvero la trasformazione di un pianeta
inospitale in uno ospitale, è stata ipotizzata come sistema per
ovviare a questo problema. I pianeti su qui tentare questo processo
potrebbero essere Venere e Marte.
Il processo di terraformazione presenta però grandi problemi:
-
è molto al di là
delle nostre conoscenze tecniche. Per quanto riguarda Marte, i
risultati ottenuti probabilmente non sarebbero soddisfacenti: il
pianeta è più piccolo della terra, quindi la gravità sarebbe
inferiore.
-
l’atmosfera sarebbe
più rarefatta e con tutta probabilità non si potrebbe vivere
all’aria aperta ma soltanto in calotte.
-
non si riuscirebbe a
moltiplicare di molto la popolazione: grossomodo, al massimo si
potrebbe raddoppiare.
Un sistema decisamente
migliore è la costruzione di enormi tubi rotanti. Un tubo rotante
viene costruito dalla roccia: di un pianeta, di una luna o di un
asteroide. La roccia viene lavorata (tritata, impastata ecc) e poi
con quella si costruisce il tubo.
 |
 |
Il tubo qui proposto non
è un semplice tubo, ma un tubo la cui parete è una parete doppia.
Quindi, una parete esterna di roccia (spessa qualcosa come 100
metri), poi un km, quindi un’altra parete, quindi il vuoto. In un
certo senso, geometricamente il tubo qui proposto è un toroide a
sezione non tonda ma ad ovale molto allungata. Una specie di
pneumatico di automobile, con gli abitanti che stanno sulla parete
interna più esterna, schiacciati al suolo da una gravità (uguale a
quella terreste) generata dalla rotazione.
La popolazione vive nella fascia fra le due pareti, riempita di
atmosfera respirabile, provvista di gravità da rotazione, difesa
dalle radiazioni solari dalle mura e illuminata artificialmente.
Attualmente forse ci turba l’idea di vivere in tubi chiusi. Vi sono
però elementi per ritenere che questo timore cadrebbe alla vista del
primo tubo rotante – bello e confortevole:
-
È possibile decidere
il clima ottimale all'interno del tubo rotante – probabilmente,
un eterna primavera con dei tubi espressamente dedicati alle
vacanze con clima diverso (freddo con montagne, tropicale ecc.
ecc.)
-
Nel tubo non ci
sarebbe inquinamento: nasce infatti con un sistema fognario e
per il trattamento dei rifiuti perfetto.
Non si deve pensare al
tubo come ad luogo buio perchè chiuso: all'interno del tubo vi è
luce della stessa intensità della terra, c'è giorno e notte, nello
stesso modo.
Via via che i tubi rotanti si moltiplicano, il sistema diventa più
grande e aperto della terra stessa, dato che molti cilindri in
orbita intorno al sole possono ospitare una popolazione molto
superiore a quella della terra, e gli spostamenti fra cilindri sono
molto semplici – naturalmente terra e cilindri formerebbero una sola
rete internet.
Robot autoreplicanti (vedi tecnologie necessarie) forniscono
tubi rotanti pronti per essere abitati, corredati da pannelli
solari, motori per farli girare, sistemi per far circolare l’acqua,
impianti per il trattamento di rifiuti, case con fibra ottica, wifi
diffuso. Non ci si deve preoccupare della quantità di lavoro
necessaria a realizzare un tubo: più lavoro da fare significa più
robot che si autocostruiscono e svolgono il lavoro. Da terra (o
dagli altri tubi) solo lavoro di controllo strategico.
Il cielo all’interno di un tubo sarebbe alto ma non altissimo. Ho
ipotizzato un cielo alto alcune centinaia di metri. Il cielo basso è
certamente l'elemento più ripugnante alla nostra sensibilità, il
contrappeso per i numerosi vantaggi.
La figure che ho riportato forniscono qualche spunto visuale, ma non
esauriscono certo la questione di come potrebbe apparire uno spazio
cavo molto alto e molto vasto con colline, boschi, fiumi, laghi,
abitazioni.
Nei tubi mancherebbero solo i mari, i deserti e, presumibilmente, le
temperature estreme (dato che queste possono essere regolate a
piacimento – per lo meno, non nei tubi che si adibiranno a vacanze;
quindi potremo avere toroidi con montagne nelle quali si scia, con
spiagge ecc ecc)
Forse se si riuscirà a trovare acqua in abbondanza, si potranno
anche fare dei tubi rotanti provvisti di mare. Per i primi credo
però che ci si dovrà accontentare di avere acqua dolce, abbondante
ma nelle quantità necessarie ai vari usi (civili, agricoli ecc), più
un po’ di fiumi e laghi per ricreare l’ambiente terrestre.
Il vantaggio più grande dei tubi rotanti è la potenzialità di
crescita che conferirebbe al genere umano. Gli ordini di grandezza
della popolazione del sistema solare cambierebbero di alcune cifre.
I primi tubi sarebbero costruti con difficoltà, ma innescherebbero
un meccanismo a catena che in breve tempo farebbe terraformare
l'intero sistema solare con prospettive oggi impensabili.
Se costruire tubi rotanti diventerà una cosa semplice, si potranno
anche avere dei deserti abitabili se lo si vorrà. Per i primi ci si
dovrà accontentare di avere zone confortevoli a densità media.
Insomma: come abbiamo iniziato a creare ‘tane’ artificiali, le case,
così potremmo iniziare a costruire habitat artificiali.
L’avvenimento sarebbe un grande impulso e trasformerebbe l’umanità
in maniera radicale – adesso non immaginiamo cosa possano
significare migliaia di miliardi di persone comunicanti.
Mentre la colonizzazione di altri mondi è un concetto lontano –
neanche si sa se questi esistano (anche se è probabile), e quanto
siano lontani e se mai riusciremo a raggiungerli – la costruzione di
toroidi è una via sicuramente percorribile, anche se non oggi.
Tecnologie
necessarie per la costruzione:
La
costruzione del tubo rotante presuppone tre tecnologie:
-
ascensore spaziale (http://it.wikipedia.org/wiki/Ascensore_spaziale)
-
robot
semintelligenti auto-replicanti
-
vela
solare/magnetica (http://it.wikipedia.org/wiki/Vela_solare)
Nessuna di queste
tecnologie è attualmente pienamente disponibile. Esse rappresentano
però un’evoluzione tecnica non troppo lontana di ciò che abbiamo.
Magari tecnologie attualmente impensabili, che sfruttano leggi
fisiche a noi attualmente non note, saranno un giorno disponibili.
Magari esistono tecnologie meravigliose nascoste. In questo scritto
ho però preferito affidarmi a tecnologie non troppo
fantascientifiche.
L'ascensore spaziale è attualmente in fase di studio avanzato. Per
avere robot semintelligenti autoreplicanti, l’informatica si
dovrebbe evolvere in una forma robusta ma primitiva di intelligenza
artificiale; automi in grado di impiantare una fabbrica di automi,
in grado di scavare miniere per trovare le materie prime per
costruire altre fabbriche di automi; automi in grado di scavare i
materiali e poi e costruire il tubo - sotto la supervisione remota
dell’uomo.
Una simile tecnologia non è troppo al di là delle nostre
possibilità, pur non essendo attualmente disponibile. Se si
riuscisse a costruire qualche robot semi intelligente (in grado cioè
di svolgere i propri compiti con una limitata assistenza remota da
remoto), basterebbe mandarne qualcuno in orbita: quei pochi
potrebbero replicarsi in grande numero e fornire una forza lavoro
illimitata in grado di lavorare in condizioni a noi impossibili (lo
spazio aperto).
Usando robot semintelligenti autoreplicanti, non dovremo più
preoccuparci troppo della quantuità di lavoro necessaria a svolgere
un certo compito: a necessità, più robot saranno creati da altri
robot.
La vela solare è una tecnologia già definita ed anche parzialmente
usata nel lancio di sonde oltre il sistema solare; dovrebbe
evolversi dallo stadio di tecnologia nota, testata ed usata in
tecnologia piamente disponibile.
In estrema sintesi, una vela solare permette di accelerare/diminuire
la velocità orbitale di un oggetto in orbita intorno al sole: in
questo modo l’orbita si allarga/restringe e l’oggetto si
allontana/avvicina al sole. L’uso delle vele solari (sempre che non
si inventi qualcosa di meglio) è necessario perché la tecnologie dei
missili sarebbe ampiamente inadeguata al compito di spostare con
continuità grandi masse di materiali.
Cosmos 1 (http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmos_1) è stato un
tentativo, purtroppo fallito per cause accidentali, di mandare in
orbita una vera vela solare; attualmente la società si sta cercando
di trovare una cifra modesta (circa 4 milioni di dollari) che
sarebbero sufficienti alla creazione e messa in orbita di un nuovo
apparecchio.
Un problema è che, senza particolari accorgimenti, le vele non
funzionerebbero troppo bene nelle orbite esterne dove la luce non è
molto forte. Sperando di poter evitare il problema per i primi tubi,
il problema potrà comunque essere superato utilizzando grandi fasci
laser che ‘sparino’ sulle vele. Grazie a quelli, si potranno
raggiungere alte velocità in tutto il sistema solare. Impiantare
grandi laser (alimentati a dal sole) è un grande problema tecnico,
che però potrebbe essere risolto ancora con tecnologie non molto
superiori a quelle attuali.
La vela magnetica è una tecnologia affine alla vela solare, che
sfrutta il vento solare anziché la pressione di radiazione. Potrebbe
essere usata insieme all'altra o invece dell'altra, se opportuno.
Dettagli del tubo
rotante
Popolazione:
Un tubo rotante, per essere non troppo angusto, dovrebbe
poter contenere comodamente alcuni milioni di persone. Questo
non significa che il mondo, per abitanti del tubo, debba essere
circoscritto al tubo stesso. Accanto al tubo potrebbe esserne
posizionato un altro, facilmente raggiungibile dal primo, e così
via, a formare una catena infinita: un mondo che può crescere e
dove le nuove terre sono via via costruite anziché, com'è stato
finora, conquistate a scapito di altri.
Forza lavoro
La forza lavoro per costruire i tubi rotanti è sostenuta da
robot semintelligenti autoreplicanti. Tale forza lavoro è da
considerarsi infinita: i robot possono costruire altri robot, a
necessità.
Agli umani sarebbe richiesto solo di coordinare e supervisionare
il lavoro. Man mano che i tubi vengono popolati, questa
incombenza passa dai terrestri al popolo delle stelle.
Agli umani non resterebbe che occupare i tubi rotanti costruiti
(con le abitazioni e tutti i confort), testati e messi 'in
moto'.
Energia
Su un tubo ruotante, in orbita intorno al sole, l'energia
non è un problema.
Tutta l’energia elettrica di cui il tubo ha bisogno (per
l’illuminazione artificiale, per la rotazione, per depurare
l’acqua, per gli usi dei cittadini e per tutti gli altri usi)
viene fornita in grande quantità e con constante regolarità dal
sole. I pannelli solari del tubo godrebbero di grandi vantaggi
rispetto a quelli terrestri:
• sono costantemente rivolti al sole (invece la posizione del
sole sulla terra varia e i panneli non sono quindi sempre
rivolti contro il sole, come invece succederebbe nel tubo
rotante)- il tubo, anzi il complesso coppia di tubi + guscio,
non cambia di posizione nei confronti del sole
• non sono sottoposti a variazioni atmosferiche (il sole non è
mai coperto da nuvole)
• i raggi del sole non sono schermati dall’atmosfera
• è disponibile freddo in abbondanza per raffreddarli
tutto questo farebbe aumentare di diverse decine di volte
l’efficienza dei pannelli rispetto a quelli a terra.
La superficie necessaria di pannelli definisce lo spazio
orbitale vitale necessario del tubo rotante: la piattaforma
adibita a pannelli si frappone fra tubo e sole, difendendo il
primo dall'esposizione diretta al secondo.
Illuminazione, riscaldamento e raffreddamento
All’interno del tubo, la luce viene da un gigantesco sistema
di illuminazione artificiale alla luce del quale anche le
piante, selvatiche e coltivate, crescono. La luce artificiale
dovrebbe provenire dall’alto (dal ‘soffitto’ della caverna) e
simulare lo spettro della luce solare.
Luce solare artificiale significa scaldare un ambiante che
altrimenti sarebbe gelido. Vi sono tre possibilità:
la luce artificiale produce più caldo del necessario e il tubo
deve essere raffreddato: in questo caso il raffreddamento può
venire utilizzando la temperatura dello spazio mediante
pannelli. La luce artificiale produce più caldo del necessario e il tubo
deve essere riscaldato: potrebbe essere utilizzato il
riscaldamento mediante irraggiamento solare di pannelli.
La luce artificiale produce esattamente il caldo del necessario,
costruendola anche in funzione di questo.
Gravità e
rotazione
In un tubo rotante, la forza di gravità non è generata dalla
massa di un pianeta (come sulla terra) ma dalla forza
centrifuga. Un tubo piccolo per avere la stessa gravità da forza
centrifuga di uno più grande deve ruotare più velocemente. Per
tubi rotanti sufficientemente grandi, la gravità da forza
centrifuga sarebbe indistinguibile da quella da forza
gravitazionale, e quindi non si noterebbe la differenza.
Far ruotare il l tubo è certamente una difficoltà da superare.
Sono riuscito a pensare a due sistemi, forse ne possono essere
pensati altri migliori, intanto presento questi. Entrambi i
sistemi presuppongono una coppia di tubi rotanti e una struttura
ferma che li connette. Verosimilmente, La struttura potrebbe
essere quella piattaforma per i pannelli solari che si frappone
fra tubo e sole come detto prima. Ai tubi viene
imposto un movimento rotatorio opposto rispetto all'altro. La
struttura che li connette riceve una spinta di reazione da
ciascuno dei due tubi, ma poiché le due spinte sono uguali e
contrarie, resta ferma.
La rotazione in ogni caso non viene istantaneamente. Piuttosto,
viene imposta una forza relativamente debole, ma continuamente
per molto tempo.
Rotazione con
motore elettrico simil-brueshless
Si 'impilano' i cilindri uno accanto all'altro, in modo da
formare un cilindro lungo il doppio (un po' di più, dato che i
due cilindri non sono proprio attaccati)
i due cilindri
vengono posti dentro un cilindro, lungo un po' più del doppio,
che li contiene entrambi (come in figura, dove il cilindro
contenitore è molto largo per mostrarlo chiaramente)
I due cilindri interni sono provvisti di un motore che li fa
girare rispetto al cilindro esterno, ciascuno in senso opposto
rispetto all'altro.
Il cilindro esterno sta fermo, trovandosi ad imprimere due forze
uguali e contrarie.
Chiaramente la costruzione di motori tanto grandi non è una
questione da niente.
Rotazione con
scambio di proiettili
La figura sopra riportata rappresenta una sezione di una
coppia di tubi rotanti disposti, come si può vedere, in altro
modo rispetto alla configurazione con con motore elettrico
simil-brueshless,
I quadratini in blu rappresentano oggetti che si muovono sul
piano e sul tubo nelle direzioni indicate dalle frecce, nere.
Muovendosi, possono lanciarsi vicendevolmente dei proiettili
come indicato in quest’altra figura:
 |
 |
I tubi vengono messi
in rotazione scambiandosi vicendevolmente e continuamente i 3
cilindri (i cerchietti in blu), che fungono da proiettili. I
quadratini sui tubi e sul piano sono gli attrezzi adatti a
lanciare i cilindri e a raccoglierli.
Lo scambio di proiettili avviene quindi così: i tubi in alto
sparano i cilindri l'uno verso l'altro. In basso li sparano
invece verso i quadratini sul piano, i quali a loro volta li
rilanciano poi verso essi. Da notare che i movimenti si svolgono
in direzioni opposte: mentre per esempio il tubo di sinistra
ogni volta che spara o riceva un proiettile in alto (da o verso
l'altro tubo ) viene spinto verso sinistra, ogni volta che spara
riceve un proiettile in basso (da o verso il piano) viene spinto
verso destra. Lo stesso accade con l'atro tubo. I due tubi,
lanciando i cilindri-proiettili in direzione opposta (quello in
alto rispetto a quello in basso), alla fine non si spostano da
dove sono ma girano restando fermi – che è quello che si voleva
ottenere. Anche il piano, sparando sempre proiettili in
direzioni opposte (verso sinistra per il tubo a sinistra e verso
destra per quello a destra), resta fermo.
Il movimento impresso ai tubi dai cilindri/proiettili è
progressivo: si arriva alla velocità di rotazione voluta in un
certo tempo. Una volta che i tubi sono poi stati mesi in
rotazione alla giusta velocità, e non avendo attriti nello
spazio, tendono a mantenere la velocità impressa- il meccanismo
può comunque sempre servire per delle correzioni che si
rendessero necessarie nel tempo.
Roccia, acqua e
atmosfera:
La roccia è
il problema minore. Fuori dalla terra, ne possiamo trovare in grande
abbondanza già sulla luna. La roccia della luna, degli asteroidi e
di qualche pianeta sarebbe sufficiente per costruire una quantità
sterminata di tubi rotanti.
Partiamo dalla situazione più semplice: sulla luna potrebbe essere
costruito un cannone che spari le rocce nell'orbita lunare, dove nel
vuoto i robot assemblano il tubo ruotante; una volta che il tubo è
stato ultimato, viene trasportato nell'orbita intorno al sole (e
vicino alla terra) che si preferisce mediante vele solari; magari il
trasporto viene fatto già durante la costruzione, e le rocce vengono
via via sparate dal cannone solare là dove la dove il tubo in
costruzione via via si trova.
Un problema maggiore è costituito dal reperimento di acqua e aria,
chiaramente necessarie per rendere il tubo abitabile.
Acqua e atmosfera vengono trasportate da cargo interplanetari mossi
da vele solari.
L’acqua per i primi tubi potrebbe essere presa dai mari terrestri e
dissalata.
L’atmosfera (azoto, anidride carbonica, ossigeno) forse potrebbe
essere fornita a partire da materiale terrestre (acqua, anidride
carbonica, azoto in composti).
Forse fin dai primi tubi, e sicuramente da quelli successivi, si
renderebbe però necessaria la ricerca delle materie prime (acqua,
azoto, ossigeno, anidride carbonica) là dov’è disponibile nel
sistema solare.
Analogie e
differenze con idee simili:
Il tubo che
si presenta in questo scritto ha delle analogie e delle differenze
con progetti e concetti simili: Il toro di Stanford (http://it.wikipedia.org/wiki/Toro_di_Stanford)
e l’orbitale di Banks (http://it.wikipedia.org/wiki/Orbitale_di_Banks)
Il toro di Stanford è un ambiente molto piccolo e molto tecnologico.
La mia proposta è quella di creare dei tubi rotanti a intercapedine
doppia, fatti di roccia, molto più grandi di quelli di Stanford:
avere dei robot-muratori che prendano asteroidi (o la luna, e parte
di pianeti), li sbriciolino, li impastino..poi vadano a cercare
acqua, azoto e ossigeno là dove sono disponibili e mediante quei
composti forniscano i tubi di aria ed acqua.
L’orbitale di Banks è un concetto fantascientificoi, che fa
riferimento a forze, materiali e conoscenze di fantasia. Si può però
ritenere che un orbitale di Banks (un enorme anello in grado di
contenere migliaia di miliardi di persone) sia la naturale
evoluzione della costruzione di tubi più piccoli: avere un solo
ambiente molto grande è preferibile all’averne molti più piccoli,
sebbene strettamente interconnessi. Questo, se e quando la
tecnologia dei tubi rotanti diventerà standard.
Materiali
I
primi tubi rotanti potrebbero essere costruiti a partire dalla
roccia lunare e da materie prime terrestri: come detto
precedentemente, l’acqua, l’azoto e l’ossigeno, l’anidride carbonica
per i primi potrebbero essere presi dalla terra: l’acqua dal mare e
l’ossigeno dal mare (non variando la quantità in maniera
significativa, forse riducendo un po’ il problema della crescita del
livello del mare), l’anidride carbonica in molti modi (ad esempio,
trasportando sul tubo del legname da bruciare - le foreste tagliate
verranno fatte ricrescere, sottraendo alla fine un po’ di anidride
carbonica dall’atmosfera), l’azoto dai depositi minerali terrestri.
C'è da sottolineare che la sottrazione di un po' di acqua
dall'oceano e di un po' di CO2 dall'atmosfera avrebbe effetti
piccoli ma positivi sulla terra (diminuzione dell'effetto serra,
abbassamento del livello del mare).
In seguito si dovrebbe andare a cercare questi materiali là dove si
trovano nel sistema solare, con maggiori difficoltà. A quel punto,
però, il sistema sarebbe già avviato.
Futuro remoto
Una
volta che il processo di costruzione dei tubi sia stato innescato,
c'è da ritenere che non si arresterà finché nel sistema solare ci
sarà materiale disponibile per essere trasportato dalle vele solari
(se non si troveranno sistemi migliori) e quindi utilizzato per la
costruzione. A quel punto si sarà presa dimestichezza con lo spazio
aperto e si potrà pensare ad espandersi anche fuori dal sistema
solare. Certo, già pensare di innescare il processo è molto ardito.
Niente però ci vieta, alla fine, di fantasticare un po’ su quello
che potrebbe succedere una volta che il processo sia innescato…
Le vele solari renderebbero possibile il viaggio interstellare, in
tempi però molto lunghi. Se non si inventerà qualcosa di meglio,
credo che manderemo fuori dal sistema solari non tanto esseri umani
quanto embrioni, accompagnati da robot adatti a replicarsi e a
crescerli e, una volta cresciuti, trasmettergli le nozioni
necessarie (necessarie a consultare gli archivi portati dalla
terra). Il processo potrebbe fare a meno di robot intelligenti (e
pericolosi se fuori controllo) usando volontari ibernati a terra,
trasportati a destinazione per il tempo necessario e quindi
scongelati.
Se pianeti simili alla terra non saranno disponibili, e se le
condizioni della stella e del sistema planetario relativo lo
permetteranno, i robot costruiranno altri tubi intorno a nuovi soli.
Se invece saranno disponibili nuovi pianeti terra, altri tubi
potranno essere creati proprio come si sarà fatto per questo sistema
solare.
La galassia inizierà a quel punto a diventare popolata da genti di
origine terrestre, probabilmente a quel punto diversi fra loro, con
comunicazioni che sarebbero sfalsate di anni, decine di anni fino a
decine di migliaia di anni. Ogni stella, o una certa parte di esse,
popolate da migliaia di miliardi di persone. Con conoscenze che
viaggiano per tutta la galassia e si espandono: una popolazione di
una stella scopre qualcosa, diffonde le conoscenze e magari dopo
qualche decina di migliaia di ani riceve in risposta ulteriori
approfondimenti, questo mentre quella stessa popolazione intanto ha
raggiunto altri risultati.
Tutto questo potrebbe essere innescato presto grazie ai tubi
rotanti.
Pericoli:
Un
pericolo attualmente non incombente ma che potrebbe diventarlo è:
Robot intelligenti, in grado di replicarsi, decidono di sterminarci.
 |
Questo problema potrebbe essere difficilmente affrontato se si
presentasse, quindi è necessario pensarci prima- prima di costruire
robot intelligenti quanto e più di noi, qualora questo risulti un
giorno possibile (altrimenti il problema non si pone). Un robot
intelligente quanto noi, o di più, potrebbe avere diverse valide
ragioni per sterminarci.
Un robot di questo tipo
potrebbe pensare:
-
non ho bisogno di aria, posso vivere assorbendo direttamente la
luce del sole, resisto meglio alle radiazioni,
-
se adesso sono intelligente come voi, col tempo potrò diventarlo
molto di più
-
posso vivere molto più a lungo di voi; questo, fra l’altro, mi
mette in condizioni di sopportare un viaggio interstellare di
alcune migliaia di anni
quindi le risorse del
sistema solare e della galassia devono essere primariamente dedicate
allo sviluppo di esseri come me. Questo potrebbe passare per la
mente di un robot intelligente come noi.
Secondo me dovrebbero
essere sviluppati robot solo parzialmente intelligenti, inadatti a
coordinarsi e a prendere iniziative autonome ma adatti a svolgere
compiti specifici sotto la supervisione umana. |
Questo problema non è c'è soltanto per i tubi rotanti, e purtroppo
la nascita dell'intelligenza artificiale non è l'unico problema che
si profila all'orizzonte. Si veda, per esempio, l'autorevole “Why
the future doesn't need us.” di Bill Joy
Originale:
http://www.wired.com/wired/archive/8.04/joy_pr.html
Traduzione italiana:
http://www.tmcrew.org/eco/nanotecnologia/billjoy.htm
Commento di Ugo
Spezza: Le parole del grande astrofisico Stephen Hawking sono
molto chiare al riguardo:
La nostra unica possibilità di
sopravvivenza a lungo termine non è quello di rimanere isolati
sul pianeta Terra, ma di espanderci nello spazio[...]. Abbiamo
compiuto notevoli progressi negli ultimi cento anni. Ma se
vogliamo continuare oltre i prossimi cento anni, il nostro
futuro è nello spazio. Sarà abbastanza difficile evitare il
disastro sul pianeta Terra nei prossimi cento anni, per non
parlare dei prossimi mille, o milioni di anni. La razza umana
non dovrebbe avere tutte le sue uova in un paniere, o su un
pianeta.
E i tubi rotanti
potrebbero rappresentare una soluzione. Una soluzione che tuttavia,
a mio avviso vedo come temporanea, ad esempio potrebbero realizzare
una stazione orbitante attorno ad un pianeta sul quale si stanno
realizzando cupole pressurizzate (o sistemi di Terraforming) per
operai e scienziati ivi presenti. Non la vedo quindi non una
soluzione definitiva per far risiedere l'uomo nello spazio. I
problemi tecnici che intravedo nella realizzazione di queste
piattaforme orbitali è la loro resistenza a medio-lungo termine. I
punti sono:
-
Va considerato che
qualsiasi oggetto in orbita tende col tempo a decadere sul
pianeta a meno che non lo si installi in orbita geostazionaria.
Ma l'orbita geostazionaria terrestre è molto ambita e quindi
affollata da milioni di satelliti (e loro residui) che
potrebbero andare a cozzare contro un oggetto così grande. Se
invece il toroide deve viaggiare nello spazio occorrerebbero
immense quantità di energia per farlo muovere e dirigerlo e
delle vele solari non sarebbero sufficienti.
-
Un gigantesco
toroide di questo tipo non sarebbe protetto (come accade a noi)
dall'atmosfera di un pianeta e quindi i milioni di oggetti che
vengono polverizzati dall'impatto con la nostra atmosfera su
esso impatterebbero in modo devastante. Annualmente qualsiasi
pianeta del sistema solare è soggetto a pioggie di meteoroidi (perseidi,
leonidi, quadrantidi...) che sul toro impatterebbero come veri e
propri missili causando deflagrazione e perdita di
pressurizzazione interna. Ricordo che anche un piccolo asteroide
delle dimensioni di un pugno, viaggiando a 40 Km/sec, potrebbe
impattare su una tale superficie con la potenza di un missile a
testata convenzionale.
-
I satelliti in
orbita hanno una vita media di dodici anni e sono soggetti a
continui guasti date le variazioni repentine di temperatura a
cui vengono sottoposti ovvero -100 gradi nella parte buia
(quando coperti dalla Terra) e +100 gradi quando esposti alla
luce diretta del sole. Basti vedere che cosa è accaduto al
Telescopio Spaziale Hubble nel corso di questi anni e le
numerose riparazioni che ha dovuto subire. Si consideri che una
in una struttura di grandi dimensioni come quella di un tubo
rotante tali problemi verrebbero acuiti e quindi
necessiterebbero di riparazioni continuative.
-
La notevole
quantità di energia necessaria per avviare e stabilizzare la
rotazione e inoltre i problemi di resistenza meccanica nei punti
di cardine che potrebbero segnare cedimenti nella struttura a
medio termine. Infatti tali strutture sarebbero costruite con
travature reticolari le quali sono statiche e mal sopportano
continue movimentazioni.
Da questo punto di
vista la costruzione di una sfera (es. Sfera di Bernal), invece di
un toroide, garantirebbe maggiore resistenza meccanica agli impatti
asteroidali e una minor fragilità meccanica intrinseca. Inoltre se
l'ambiente interno è abbastanza grande (non abbiamo limiti di
dimensioni) si va a lenire anche l'aspetto psicologico degli
abitanti che si vedrebbero altrimenti come "topi in trappola".
Inoltre l'ambiente sferico favorirebbe una più uniforme luminosità
interna e una temperatura costante favorendo la biosfera
artificiale. Il tutto è comunque da vedere in prospettiva con la
creazione di una nuova forma di energia (es. fusione nucleare
controllata) in quanto l'energia solare non da, a mio avviso,
sufficienti garanzie di power e autonomy. Un'altro sistema potrebbe
essere la reingegnerizzazione biologica dell'essere umano. Ad
esempio i futuri bambini dello spazio potrebbero disporre di uno
scheletro che li renda indipendenti dalla necessità della forza di
gravità e un fisico diverso dal nostro che meglio si adatti
all'ambiente dello spazio esterno. Fino ad allora la colonizzazione
spaziale è meglio che si limiti alla messa a punto di sistemi di
cupole e/o terraforming di pianeti con atmosfera come Marte o
Venere.
Commento di Ciro
Tarini:
1) difficoltà tecniche
che tu dici che sussistono ma che in realtà non sussistono:
 |
1-a)
obiezione: qualsiasi oggetto in orbita tende col tempo a decadere
sul pianeta a meno che non lo si installi in orbita geostazionaria.
Risposta: I tubi rotanti non dovrebbero essere costruiti in
orbita intorno alla terra, ma direttamente intorno al sole (come dei
pianeti artificiali): solo così potrebbero essere puntati intorno al
sole. |
1-b)
obiezione: I satelliti in orbita hanno una vita media di dodici
anni e sono soggetti a continui guasti date le variazioni repentine
di temperatura a cui vengono sottoposti
risposta: la disposizione dei tubi rotanti può essere fatta in
modo da non avere questo problema. Si veda l'immagine allegata
(stilizzata), che risponde anche alla critica 1-a) : 8 coppie di
toroidi ruotano intorno al sole. Ogni coppia è agganciata ad una
base, che serve 1) per farli ruotare (vedi meccanismo e figura della
rotazione con scambio di proiettili) sia 2) catturare l'energia
solare 3) per non esporre i tubi ala luce solare. In questo modo non
vi è nessuno sbalzo: la base è costantemente rivolta al sole e i
tubi sono perennemente all'ombra.
1-c)
obiezione: il tutto è comunque da vedere in prospettiva con la
creazione di una nuova forma di energia (es. fusione nucleare
controllata)
risposta: qualunque nuova forma di energia è certamente utile.
Dei tubi rotanti che ruotano intorno al sole possono disporre di una
fonte di energia stabilissima ed adeguatamente potente: la stabilità
è garantita dal sole; per quanto riguarda la quantità di energia,
basta dimensionare la base adeguatamente. Serve più energia? Basta
fare la base più grande o disporla più vicino intorno al sole.
2) difficoltà tecniche esistenti o forse esistenti
2-a)
obiezione: Un gigantesco toroide di questo tipo non sarebbe
protetto (come accade a noi) dall'atmosfera di un pianeta e quindi i
milioni di oggetti che vengono polverizzati dall'impatto con la
nostra atmosfera su esso impatterebbero in modo devastante.
Risposta. Obiezione fondatissima. I credo però che si possano
trovare dei sistemi per ovviare al problema:
* corazza molto spessa
* sistema anti-meteora mediante proiettili, laser o simili
* nell'ipotesi peggiore, evacuazione preventiva nei toroidi vicini
2-b)
obiezione: La notevole quantità di energia necessaria per avviare
e stabilizzare la rotazione e inoltre i problemi di resistenza
meccanica nei punti di cardine che potrebbero segnare cedimenti
nella struttura a medio termine.
risposta: questo non accade con il meccanismo della rotazione
con scambio di proiettili. Da vedere se il meccanismo può essere
usato. In ogni caso non necessariamente si ha bisogno di un cardine,
dato che non vi è gravità nello spazio, se non quella del sole che
sarebbe però compensata dall'inerzia della rotazione intorno al
sole.
3) proposte alternative
3.1)
proposta: Sfera di Bernal.
mia critica: non funziona; una sfera non permetterebbe di creare
gravità come nel caso dei tubi rotanti.
3.2
proposta: reingegnerizzazione biologica dell'essere umano. Ad
esempio i futuri bambini dello spazio potrebbero disporre di uno
scheletro che li renda indipendenti dalla necessità della forza di
gravità e un fisico diverso dal nostro che meglio si adatti
all'ambiente dello spazio esterno.
mio commento: reingegnerizzare la razza umana è certamente una
soluzione alternativa. Entrambe sono tecnicamente possibili.
Personalmente, preferisco decisamente conformare l'ambiente alla
razza e non viceversa, ma ammetto che possano esistere sensibilità
diverse.
Commento di David
De Biasi
E' un'ipotesi molto
ingegnosa quella dei Tubi Rotanti anche in attesa di eventuali e
possibili terraformazioni su pianeti. Naturalmente condivido il
messaggio di S. Hawking riguardo alla necessità di espanderci nello
spazio, ma non tanto per i pericoli a cui andremmo incontro
rimanendo sulla terra quanto per le incredibili opportunità che ci
aprirebbe l'esplorazione spaziale.
E' fondamentale progettare sistemi che generino gravità nei cilindri
abitati, nello spazio infatti si invecchia precocemente e anche se
la situazione è reversibile una volta tornati sulla terra tuttavia
una lunga permanenza nello spazio senza gravità provocherebbe grossi
problemi per l'uomo.
Mi limito ad alcune considerazioni generali:
1) Ho sempre pensato
anch'io che il segreto del successo dell'esplorazione spaziale sia
mandare robot autoreplicanti precedendo
e preparando l'habitat artificiale per l'uomo. Per evitare il
pericolo di robot intelligenti che ci sterminino ritengo sia più che
sufficiente renderli connessi da remoto a un'IA *di tipo debole*
controllata costantemente da un team di esperti umani.
La realizzazione di tali colonie spaziali autosufficienti dipenderà
molto dal nostro progresso nel campo nanotecnologico in quanto vele
spaziali, robot autoreplicanti e ascensore spaziale richiedono tutti
un certo livello avanzato di nanotecnologia.
2) Secondo me la life Extension è un prerequisito decisivo per
colonizzare il nostro sistema solare ma non sarà sufficiente per
viaggi interstellari mandare "embrioni accompagnati da robot" o
mandare "volontari ibernati", come è proposto nell'articolo, questo
non risolverà l'enorme quantità di tempo per coprire le lunghissime
distanze nella galassia, l'unico modo sarebbe trovare un sistema di
movimento per superare la velocità della luce...
3) Non sono sicuro che i pannelli solari possano davvero garantire
il completo fabbisogno energetico necessario alla colonia rotante
soprattutto se abitata da milioni di persone, almeno finchè non
avremo pannelli efficienti in grado di immagazzinare tutta l'energia
che arriva dal sole. Senza contare che in prossimità di pianeti o
lune molto lontane dal sole (Giove, Saturno, Urano, Nettuno, etc.),
i pannelli solari potrebbero non riuscire a fornire l'energia
sufficiente. In tal caso presumo sia più adeguato puntare su una
fonte di energia come la fusione nucleare che oggi in via di
sperimentazione ma un domani potrebbe rivelarsi la soluzione
energetica per l'umanità terrestre ed extraterrestre..
Commento di Ciro
Tarini:
Sono perfettamente
d'accordo con David quando esprime delle perplessità circa la
possibilità di uscire dal nostro sistema solare. Comunque nel testo
(e nel titolo) accenno a questa possibilità come remota. D'altra
parte, i giusti problemi che solleva David sarebbero comuni anche a
qualsiasi pianetino uguale alla terra e disabitato che dovessimo
eventualmente trovare fuori dal sistema solare (Casomai, la
soluzione tubi rotanti semplifica un po' il problema permettendoci
di colonizzare stelle vicine anche in assenza di pianeti abitabili
ma richiedendo la sola presenza locale di “roccia”. Mentre una
“Terra 2” libera, se esiste, chissà se è “vicina” o lontana).Quello
su cui ci si dovrebbe discutere (in assenza di scoperte clamorose
che ci permettessero di viaggiare per la galassia in scioltezza) è
di colonizzare il sistema solare. Poi si vedrà. Mi pare un obiettivo
sufficientemente ambizioso. Voi (Ugo, Davide) esprimete delle
perplessità sulla possibilità di usare solo l'energia solare. Spero
di convincervi invece delle sue potenzialità, specialmente su una
stazione orbitante intorno al sole, con questa botta di conti.
Ipotizziamo che i tubi rotanti vengano posti in orbita intorno al
sole ad una distanza grossomodo pari a quella della terra. La
disposizione è: un “pannello solare” costantemente irraggiato e
dietro (costantemente all'ombra) una coppia di tubi rotanti.
Le domande sono:
-
quanto deve
essere grande una coppia di tubi rotanti per ospitare bene
(belli larghi come qui sula terra e anche di più) un milione di
persone?
-
Quanto consuma?
-
Quanta
superficie a pannelli solari ci vuole per alimentarli?
1) quanto deve
essere grande una coppia di tubi rotanti per ospitare bene un
milione di persone?
In Italia abbiamo una
densità di 200 abitanti per kmq. Nel tubo ipotizziamo 150 abitanti
per kmq.
Ci vogliono circa 6700
kmq. Li possiamo avere costruendo una coppia di tubi rotanti
ciascuno con un diametro di 25 km e una lunghezza di 43 km (la forma
di ogni tubo è come una gomma di un auto. La zona abitabile è
nell'intercapedine interna; lì dentro, la “terra” è la superficie
più esterna, dove si è schiacciati dalla rotazione, e il “cielo” è
la superficie più interna)
2) Quanto consuma?
2.a)I 6700 kmq devono
essere irraggiati con una potenza media non superiore 250 w/mq
(corrispondente all'irraggiamento del nord Africa; probabilmente ci
vuole meno ma teniamoci larghi). Per farlo ci vuole una potenza
installata di 6751 Gw, considerato un'efficacia fra energia
elettrica consumata e potenza emessa del 25% (probabilmente si può
fare mooooolto meglio, ma, al solito, teniamoci larghi)
2.b) consideriamo che
una potenza della metà venga usata per le necessità generali del
tubo (ad esempio, si dovrà considerare di pompare l'acqua per avere
una circolazione interna ed avere fiumi e laghi non stagnanti).
Altri 3375,5 Gw.
2.c) In Italia la potenza istallata elettrica
totale è 36,4 Gw (fonte:
http://it.wikipedia.org/wiki/Produzione_di_energia_elettrica_in_Italia#Consumi.2C_potenza_richiesta_e_potenza_installata
). Ipotizziamo che la potenza installata pro capite sia 10 volte
superiore nel tubo (stima esagerata, dato che i trasporti saranno
centralizzati e non ci sarà bisogno di raffrescamento e
raffreddamento perché la temperatura sarà ideale...ma, al solito,
stiamo larghi). Ci vogliono altri 6,7 Gw installati
2.d) i consumi per la
rotazione, una volta che questa sia stata impresa, possono essere
considerati nulli o assolutamente trascurabili, trattandosi solo di
piccoli aggiustamenti. I consumi per imprimere quella rotazione
saranno elevati, ma una-tantum (e, in quel momento, non saranno
accese le “luci interne”)
2.d) quindi, la
potenza installata richiesta totale a regime sarà di 10133,2 Gw
3) Quanta
superficie a pannelli solari ci vuole?
3.a)Se disponiamo la coppia di toroidi in
orbita intorno al sole ala stessa distanza della terra (grossomodo),
la potenza emessa dal sole è 1367 w/m (http://it.wikipedia.org/wiki/Energia_solare)
3.b) consideriamo un
efficienza della trasformazione radiazione-elettricità del 10% (sarà
sicuramente superiore, ma al solito stiamo larghi)
3.c) una superficie a
pannelli solari di 300*300 km riesca a generare costantemente una
potenza di 12303 Gw, superiore a quella richiesta.
Conclusione (non
considerando i numeri ma solo gli ordini di grandezza): una
superficie pari ad un quadrato di alcune centinaia di km in orbita
intorno al sole riesce generosamente ad alimentare una coppia di
tubi (posta all'ombra dietro di essa) di un milione di persone. La
terra ruota intorno al sole ad una distanza di circa 150 milioni di
km, diametro circa 900 milioni di km. In un orbita simile, ci
sarebbe spazio per alcune centinaia di milioni di coppie di tubi
rotanti, ciascuna da un milione di persone. Bastasse la materia
presente nel sistema solare, ci sarebbe spazio per circa centomila
miliardi di persone!
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Riferimenti e licenza
Ciro Tarini, rotating.tubes@googlemail.com, maggio 2009.
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critiche e offerte di aiuto sono molto benvenute, sul sito e per
mail cui prometto di rispondere.
La mia speranza è che le prossime versioni di questo testo non siano
soltanto frutto delle mie scarse conoscenze e capacità, ma siano
invece il ricco frutto di un team interdisciplinare e
internazionale.
fonti:
http://it.wikipedia.org/wiki/Cilindro_di_O'Neill
http://it.wikipedia.org/wiki/Toro_di_Stanford
